混凝土渗透性.ppt

混凝土渗透性材料的渗透性l在材料的两个相对表面，当压力、浓度或电位等有差异时，就有物质从压力（浓度等）高的方向向压力（浓度等）低的方向迁移的过程。l在压力差的作用下发生的物质迁移称为渗透；在浓度差的作用下发生的物质迁移称为扩散。l材料的渗透性是材料的特性，用于衡量多孔固体中液体流动速度的一种性质。2021/2/62l对于稳定流动，渗透系数K由达西定律描述：dq/dt为液体流动的速率为液体的粘度P为压力梯度A为毛细孔表面积l为固体厚度r为材料中毛细孔的半径2021/2/63l多孔材料的毛细孔半径r与孔隙率及其组成材料的颗粒的比表面积A0有关：由此，材料的渗透系数k：比例系数2021/2/64l渗透性是反映材料本身特性的参数，与参与渗透的流体性质无关。但表征参数与流体性质有关。l材料的毛细孔结构决定渗透的性质和程度。l对于带变截面的连通毛细孔的多孔体，渗透性由连通渠道的最小直径所决定。l气体和液体在混凝土中的渗透过程中无相的变化。2021/2/65混凝土渗透性测量方法l压力水渗透法：l直流电量法l交流阻抗法l氯离子扩散系数法2021/2/66压力水渗透法2021/2/67压力水渗透法l定性评价方法。只适用于低抗渗性的试件。l测量水透过规定尺寸的混凝土试件所需的压力。l与试验时间有关。l试验压力并不代表混凝土的抗渗能力。2021/2/68直流电量法l美国ASTM C1202采用的方法l用于评价具有高密实性的混凝土的抗渗性。l定性的分级评定方法。2021/2/69l试件：100mm50mm饱水混凝土块；l正极：0.3mol NaOH溶液；l负极：3%NaCl溶液；l60V 直流电流通电6小时。l记录这期间通过试件的电量。2021/2/610通过混凝土的电量与混凝土渗透性的关系2021/2/611l存在问题：在电场和浓度差的驱使下发生的离子迁移，与纯粹的渗透有差距。施加60V的高电压而产生极化反应，使溶液温度升高，影响实验结果。实验结果受到混凝土孔溶液化学成分的影响。对于特低渗透性的混凝土误差加大。2021/2/612交流阻抗法l采用1V，1000Hz的交流电流，试件两端采用3%的NaCl溶液，测定混凝土的交流阻抗。l实验结果与ASTM C1202方法的结果有很好的相关性。l同样是定性评价方法。l实验结果受到混凝土孔溶液化学成分的影响。2021/2/613氯离子扩散系数测定方法l扩散指一种介质在有浓度差而无压力差的条件下在另一种介质中传输的过程。l用Fick定律描述。l假定基质的成分和微结构是均匀的，传输介质与基质不发生反应。2021/2/614Fick定律lFick第一定律：描述与时间无关的稳定扩散状态。lFick第二定律：描述与时间有关的非稳定扩散状态。2021/2/615l某种物质在另一种物质中的扩散性（用扩散系数表示）是这种物质的特性，但也反映第二种物质的结构性质。l混凝土的渗透性可以通过氯离子在混凝土中的扩散系数来表征。l扩散与渗透具有正比关系。可用扩散系数来表征混凝土的渗透性。2021/2/616l测定方法：自然扩散法电迁移法l计算方法：Fick第二定律氯离子在混凝土中扩散时，扩散系数随扩散时间而变化，是非稳定扩散。2021/2/617Fick第二定律对于一维扩散上式的解为：erf(x)是余误差函数2021/2/618自然扩散法l预先测定氯离子随时间和距离变化的离子扩散曲线，即可用上式计算离子的扩散系数。l经典方法，比较接近实际情况。l费时费力。2021/2/619Calculated Chloride Concentration in Concrete at 50mm Depth after Varying Exposure Periods in SeawaterCalculated Chloride Concentration in Concrete at 50mm Depth after Varying Exposure Periods in SeawaterCalculated Chloride Concentration in Concrete at 50mm Depth after Varying Exposure Periods in Seawater*MS-CONC:W/C=0.6,C=302 KG/M3，8%Silica Fume*SPC-A:W/C=0.55,C=305KG/M3SLUMP=127 MM2021/2/620基于Nernst-Einstein方程的电迁移法l将混凝土看作固体电解质，则带电粒子i在混凝土中的扩散系数Di与其偏电导i有关（Nernst-Einstein方程）：如果知道粒子 i的偏电导和浓度，则粒子 i的扩散系数便可求出。2021/2/621l假定粒子i的迁移数为1，则粒子i的偏电导等于混凝土的电导。l测定由高浓度盐溶液饱和的混凝土的电导，即可由N-E方程近似计算氯离子在混凝土中的扩散系数。实际情况迁移数总小于1。现取1是偏于保守2021/2/622混凝土的扩散系数与混凝土渗透性的关系2021/2/623l定性分级方法。l在满足某些条件时，可由扩散系数估算混凝土的安全使用寿命2021/2/624非稳态迁移系数(RCM)法跨过试样在轴向施加外部电势，迫使外边的氯离子向试样中迁移。经一定的通电时间后，将试样沿轴向劈开，在一个新鲜的劈开表面上喷硝酸银溶液。然后可由可见的白色氯化银沉淀量测氯化物侵入的深度，并由此侵入深度计算氯化物迁移系数。2021/2/625实验装置阴极电解液为10%NaCl溶液，阳极电解液为0.3N NaOH溶液。2021/2/626氯化物侵入深度量测2021/2/627非稳态迁移系数计算其中混凝土中氯离子扩散系数：T 温度（K）；h 试件高度（m）；xd 氯离子扩散深度（m）；t 通电试验时间（s）；2021/2/628透气法l测量气体流过混凝土试件的流量。l适用于高密实度、低渗透性的混凝土。2021/2/629影响渗透性的因素l原材料、混凝土配合比和生产工艺l流体的渗透性能、时间及其渗透条件l表皮混凝土2021/2/630原材料、混凝土配合比和生产工艺l胶凝材料：组成、细度、水化程度l骨料：级配、粒形、杂质含量、表面粗糙度、孔隙率l水胶比、浆骨比l振捣程度、成型方法2021/2/631粉煤灰减小氯离子扩散的作用粉煤灰减小氯离子扩散的作用2021/2/632流体的渗透性能、时间及其渗透条件l介质种类（为什么常用氯离子？）l稳定时间（稳定扩散与时间无关，非稳定扩散与扩散时间有关）l浓度差l测定的是什么性能？扩散系数可用于寿命的预测。但利用所介绍的方法得到的扩散系数预测结构物寿命时，必须非常小心！2021/2/633表皮混凝土l定义l结构与混凝土内部有所不同l富浆层l结构疏松或致密表皮混凝土对于混凝土的渗透性影响很大！2021/2/634提高混凝土抗渗性的措施l降低混凝土的孔隙率l掺加憎水剂，浸渍混凝土l表面处理：采用表面处理剂，使毛细孔封闭表面涂膜水泥基结晶渗透型防水涂料2021/2/635